Борьба с пандемией бананов с помощью естественных защитных механизмов

В 1950-х годах сорт бананов "Гро Мишель" был уничтожен панамской болезнью (фузариозным увяданием), вызываемой патогеном, проникающим в растение через корни.

Единственным решением для индустрии стал переход на сорт Кавендиш, естественно иммунный к той болезни. Он стал самым распространенным коммерческим сортом в мире.

К сожалению, возбудитель болезни мутировал, и теперь Кавендиш также уязвим. Его уничтожает грибковое заболевание.

"Этот грибок — настоящий кошмар", — заявил доктор Аурелио Чанчо из Института устойчивой защиты растений Национального исследовательского совета Италии. "Производители обеспокоены, потому что он быстро распространяется по миру".

Чанчо координирует исследовательский проект MUSA. "Традиционные меры контроля ограничены, а этот гриб явно способен быстро убивать растения".

Финансируемый ЕС проект MUSA в течение четырех лет с партнерами из Европы, Африки и Латинской Америки исследовал использование биоконтроля — естественных агентов для защиты растений.

Главная угроза

Угроза называется "Тропическая раса 4" (TR4) или "Панама 4". Впервые выявленный на Тайване в 1990 году, этот плесневый гриб вызывает фузариозное увядание у сорта Кавендиш. Проникая через корни, он блокирует снабжение растения энергией, убивая его изнутри.

TR4 обнаружен в банановых регионах по всему миру. Он незаметно распространяется через зараженную почву или воду. Когда симптомы (пожелтение и увядание) становятся видны, уже поздно. Грибок уже движется к следующей жертве.

TR4 выявлен в Австралии, Майотте, Мозамбике, Перу и Колумбии. Глобальная индустрия бананов стоимостью 23 миллиарда евро снова столкнулась с экзистенциальной угрозой.

Покупаемые нами бананы имеют узкую генетическую базу. Размножаясь клонированием, они практически идентичны. Все бананы в мире восприимчивы, так как Кавендиш — монокультура с нулевой устойчивостью к TR4.

Микробиология

Исследования MUSA сосредоточены на микробиологии ризосферы — изучении микроорганизмов в почве вокруг корней растения.

Микроорганизмы, такие как грибы, бактерии и нематоды (микроскопические черви), могут стать естественными союзниками в борьбе с болезнями бананов.

"Есть хорошие парни и плохие парни. Наша цель — определить хороших", — сказал Чанчо. Это микроорганизмы, которые помогают растениям питаться, активируют их естественную защиту или даже атакуют патогены и вредителей.

Проект MUSA изучал не только TR4, но и других серьезных врагов: фитопаразитических нематод (нарушающих поглощение питательных веществ и воды) и черного долгоносика (одного из самых опасных насекомых-вредителей). Команда собрала и секвенировала тысячи агентов биоконтроля с обнадеживающими результатами.

Партнеры MUSA в Коста-Рике обнаружили грибок, снижающий воздействие вредоносных нематод. На Кубе исследовали тип нематоды, которая борется с опасным черным долгоносиком.

Естественная защита

Результаты демонстрируют, как микроорганизмы ризосферы могут помочь "настроить" естественную защиту банановых растений и поддержать их корни.

Тем временем на тропическом острове Реюньон в Индийском океане TR4 пока нет, но угроза велика. "Изучаемые нами болезни теперь очень близки к границе", — объясняет Бернар Рейно, профессор биологии и экологии растений Университета Реюньона, руководитель лаборатории CIRAD и координатор финансируемого ЕС проекта INDICANTS.

Начавшийся в этом году проект INDICANTS планирует разработать экспресс-тесты для обнаружения вредоносных бактерий или грибов в банановых растениях.

"Проблема бананов в том, что существует много эпидемий на небольших территориях, и мы пытаемся ограничить их расширение. Для этого нужен быстрый, специфичный и чувствительный диагностический тест", — сказал Рейно.

Он и его коллега из CIRAD доктор Изабель Робен работают над недорогим мобильным набором для ДНК-диагностики, который обнаруживает несколько патогенов одновременно, включая TR4.

"TR4 нельзя контролировать с помощью фунгицидов и нельзя уничтожить в почве с помощью фумигантов", — заявила Робен, специалист по фитопатологии и молекулярной диагностике.

Текущая диагностика часто ненадежна и медленна, что позволяет TR4 распространяться. Решение INDICANTS позволит ученым провести тест и получить результат всего за 20 минут, что может изменить правила игры.

"С быстрой молекулярной диагностикой вы быстро примените меры контроля и сдерживания. Вы огородите территорию, предотвратите транспортировку из этой зоны и уничтожите зараженный растительный материал", — сказала она.

Набор, над которым работают Робен и коллеги, должен быть валидирован с помощью межлабораторных тестов и полевых исследований. Сейчас его оптимизируют для обнаружения четырех распространенных сосудистых заболеваний, поражающих бананы.

Продовольственная безопасность

Следующий этап для команды MUSA — разработка коммерческих продуктов биоконтроля и технических инноваций, которые смогут достичь фермеров и производителей бананов.

Техника использования решений природы для борьбы с ее же проблемами имеет большой потенциал для решения других задач продовольственной безопасности, утверждает Чанчо.

"Всего в одном или двух граммах почвы у нас есть тысячи видов микробов. Это черный ящик, который мы можем использовать против этих болезней".